ISO 6145-4:2004
(Main)Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using dynamic volumetric methods — Part 4: Continuous syringe injection method
Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using dynamic volumetric methods — Part 4: Continuous syringe injection method
ISO 6145-4:2004 specifies a method for continuous production of calibration gas mixtures, containing two or more components, from pure gases or other gas mixtures by continuous injection of the calibration component(s) into a complementary gas stream by means of a syringe. If pre-mixed gases are used instead of pure gases (see Annex A), much lower volume fractions can be obtained. The volume flow rates, from which the volume fractions are determined, can be calculated from the individual flow rates and can be independently measured by a suitable method given in ISO 6145-1. The merits of the method are that a substantial quantity of the gas mixture can be prepared on a continuous basis and that multi-component mixtures can be prepared almost as readily as binary mixtures if the appropriate number of syringes is utilized, or if the syringe already contains a multi-component mixture of known composition. This method also provides a convenient means for increasing the volume fraction of the calibration component in the mixture in small steps. It is therefore a useful method for evaluation of other characteristics of gas analysers, such as minimum detection limit and dead zone, as well as accuracy. The relative expanded uncertainty in the volume fraction obtainable for a binary mixture (at a coverage factor of 2) is 5 % and the range of applicability is 10-5 to 10-2.
Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage à l'aide de méthodes volumétriques dynamiques — Partie 4: Méthode continue par seringue d'injection
L'ISO 6145‑4:2004 décrit une méthode de production continue de mélanges de gaz pour étalonnage, contenant au moins deux constituants, à partir de gaz purs ou d'autres mélanges de gaz, par injection continue des constituants étalons dans un gaz de complément à l'aide d'une seringue. Si des prémélanges de gaz sont utilisés à la place de gaz purs, des fractions volumiques plus petites peuvent être obtenues. Les débits volumiques, à partir desquels les fractions volumiques sont déterminées, peuvent être calculés à partir des débits individuels et mesurés de manière indépendante selon une méthode appropriée donnée dans l'ISO 6145-1. La méthode a pour mérite de permettre la préparation d'une quantité significative de mélange de gaz en continu, et la préparation de mélanges à constituants multiples presque aussi aisément que les mélanges à base de deux constituants si un nombre approprié de seringues est utilisé ou si la seringue contient déjà un mélange à constituants multiples de composition connue. Cette méthode présente également un moyen pratique d'augmenter, étapes par étapes, la fraction volumique du constituant étalon dans le mélange. Il s'agit donc d'une méthode utile d'évaluation des autres caractéristiques des analyseurs de gaz, telles que la limite de détection minimale et la zone morte, ainsi que l'exactitude. L'incertitude relative élargie dans la fraction volumique qu'il est possible d'obtenir pour un mélange à base de deux constituants (selon un facteur d'élargissement de 2) est de 5 % et la plage d'applicabilité de 10-5 à 10-2.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6145-4
Second edition
2004-06-15
Gas analysis — Preparation of calibration
gas mixtures using dynamic volumetric
methods —
Part 4:
Continuous syringe injection method
Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage à
l'aide de méthodes volumétriques dynamiques —
Partie 4: Méthode continue par seringue d'injection
Reference number
ISO 6145-4:2004(E)
©
ISO 2004
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 6145-4:2004(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but shall
not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In the
unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
© ISO 2004
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
©
ii ISO 2004 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 6145-4:2004(E)
Contents Page
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Principle . 1
4 Application to preparation of gas mixtures . 2
4.1 Description of the experimental procedure . 2
4.2 Area of validity . 3
4.3 Operating conditions . 4
5 Expression of results . 4
5.1 Volume fraction . 4
5.2 Sources of uncertainty . 4
5.3 Uncertainty of volume fraction . 5
Annex A (informative) Pre-mixed gases for preparation of mixtures of high dilution . 6
Annex B (informative) Example of apparatus for preparation of calibration gas mixtures . 7
Annex C (informative) Practical hints . 9
Annex D (informative) Example of the determination of the uncertainty in the concentration of a
calibration gas mixture prepared by the continuous injection method . 12
Bibliography . 15
©
ISO 2004 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 6145-4:2004(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International
Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 6145-4 was prepared by Technical Committee ISO/TC 158, Analysis of gases.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 6145-4:1986), which has been technically
revised.
ISO 6145 consists of the following parts, under the general title Gas analysis — Preparation of calibration gas
mixtures using dynamic volumetric methods:
— Part 1: Methods of calibration
— Part 2: Volumetric pumps
— Part 4: Continuous syringe injection method
— Part 5: Capillary calibration devices
— Part 6: Critical orifices
— Part 7: Thermal mass-flow controllers
— Part 8: Diffusion method
— Part 9: Saturation method
— Part 10: Permeation method
— Part 11: Electrochemical generation
ISO 6145-3, entitled Periodic injections into a flowing gas, has been withdrawn.
©
iv ISO 2004 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 6145-4:2004(E)
Introduction
This part of ISO 6145 is one of a series of standards dealing with various dynamic volumetric methods used for
the preparation of calibration gas mixtures.
©
ISO 2004 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
.
vi
---------------------- Page: 6 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 6145-4:2004(E)
Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using
dynamic volumetric methods —
Part 4:
Continuous syringe injection method
1Scope
This part of ISO 6145 specifies a method for continuous production of calibration gas mixtures, containing two
or more components, from pure gases or other gas mixtures by continuous injection of the calibration
component(s) into a complementary gas stream by means of a syringe.
If pre-mixed gases are used instead of pure gases (see Annex A), much lower volume fractions can be
obtained. The volume flow rates, from which the volume fractions are determined, can be calculated from the
individual flow rates and can be independently measured by a suitable method given in ISO 6145-1.
The merits of the method are that a substantial quantity of the gas mixture can be prepared on a continuous
basis and that multi-component mixtures can be prepared almost as readily as binary mixtures if the
appropriate number of syringes is utilized, or if the syringe already contains a multi-component mixture of
known composition. This method also provides a convenient means for increasing the volume fraction of the
calibration component in the mixture in small steps. It is therefore a useful method for evaluation of other
characteristics of gas analysers, such as minimum detection limit and dead zone, as well as accuracy. The
relative expanded uncertainty in the volume fraction obtainable for a binary mixture (at a coverage factor of 2) is
−5 −2
and the range of applicability is to .
5% 10 10
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document
(including any amendments) applies.
ISO 6143, Gas analysis — Comparison methods for determining and checking the composition of calibration
gas mixtures
ISO 6145-1, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using dynamic volumetric methods —
Part 1: Methods of calibration
3 Principle
The calibration component, either in the gaseous or liquid phase, is displaced from a syringe, through a
capillary which may be the needle of the syringe, the plunger of which is continuously driven by a suitable
variable-speed motor, into a complementary gas stream.
The volume fraction, ϕ of calibration component, AB, in a mixture with complementary gas, , is given by
A
Equation (1):
ϕ =q /(q +q ) (1)
A A A B
©
ISO 2004 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 6145-4:2004(E)
where
q is the volume flow rate of the calibration component, A;
A
q is the volume flow rate of the complementary gas, B.
B
If the calibration component is injected in the liquid phase, the flow rate in the gaseous phase on evaporation is
given by Equation (2):
(2)
q =(q ×ρ ) /ρ
A A,l A,l A,g
where
q is the volume flow rate of the injected liquid, in the same units as q ;
A,l A
ρ is the density of the liquid component at the temperature at which the mixture is prepared;
A,l
ρ is the density of the component in the gaseous phase, expressed in the same units and at the same
A,g
temperature as ρ .
A,l
Substitution of Equation (2) in Equation (1) then provides the value of ϕ in terms of the parameters listed
A
above.
4 Application to preparation of gas mixtures
4.1 Description of the experimental procedure
4.1.1 Apparatus
Schematic diagrams of examples of apparatus for preparation of binary mixtures are shown in Annex B;
Figure B.1 presents the apparatus for filling a syringe with a gaseous calibration component and Figure B.2
shows a mixing system for preparation of the calibration gas mixture.
4.1.2 Selection and calibration of syringe for the calibration component
The flow rate of the calibration component is determined by parallel selection of the cross-sectional area of the
syringe barrel and the linear velocity of the plunger. Sometimes, for preparation of a mixture of given volume
fraction of the calibration component, it may be preferable to use a syringe of larger cross-section (larger
capacity) in combination with a lower plunger velocity, and in other cases a smaller cross-section with higher
plunger velocity may provide the better combination (refer for practical hints to Annex C).
Select a suitable combination of linear speed of the syringe drive mechanism and metering syringe of volume
appropriate to the volume fraction, and the uncertainty in that volume fraction, of the calibration gas mixture to
be prepared.
In order to validate the uniformity of the syringe barrel, since this is a dynamic method, determine the volume of
the gas or liquid delivered by the syringe at several graduation marks, and at the temperature at which the gas
mixture is prepared. It is necessary, therefore, to allow time for the syringe to return to ambient temperature
after it has been warmed, for example by handling, before any measurements are made at any stage. This
volume calibration shall be derived from traceable mass measurements of a suitable liquid of known density in
the syringe. Since the calibration is to be carried out at several points, i.e. with the syringe partially filled,
precautions shall be taken to ensure that the meniscus of the liquid is horizontal when observations of its
position are made.
An example of the methodology is presented in Annex C.
©
2 ISO 2004 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 6145-4:2004(E)
4.1.3 Calibration of the syringe driver
Calibrate the syringe driver at the temperature at which the gas mixture is prepared, and against reference
equipment which is traceable to international length and time standards. A recommended method for calibration
against a digital micrometer and a digital timer is also presented in Annex C.
4.1.4 Preparation of the calibration gas mixture
When the calibration component is in the gaseous phase apparatus, an example of which is shown in
Figure B.1, for evacuating, purging and filling the reservoir and filling the syringe shall be used. The procedure
is then as follows.
a) Close the shut-off valve on the cylinder of calibration component.
b) Evacuate the entire apparatus until the pressure has been reduced to a value which is sufficiently low, such
that any residual gas in the reservoir makes no significant contribution to the volume fraction and has no
effect on the stability of the final calibration gas mixture.
−3
A residual pressure of approximately 100 Pa (1× 10 bar) has been found to be suitable. However, the
ultimate vacuum required will depend in practice on the nature and composition of the final gas mixture. Due
consideration should therefore be given to the partial pressure of the residual gas when the uncertainty in
the volume fraction of the calibration gas mixture is evaluated.
c) Close the shut-off valve between the vacuum pump and the reservoir and fill the reservoir with the
calibration component, to a pressure of approximately 110 kPa (1,1 bar). Re-evacuate and refill the
reservoir in the same manner. In the final filling operation, adjust the pressure of the calibration component
in the reservoir so that the over-pressure is sufficient for the syringe to be filled.
Make appropriate provision to ensure that hazardous gaseous components are vented safely from the
working area.
d) With the plunger pushed fully home, insert the needle of the empty metering syringe through the septum
(see Figure B.1) into the reservoir. Raise and lower the plunger several times to ensure that the syringe is
thoroughly flushed with the calibration component without any significant contamination.
e) Fill the syringe by fully withdrawing the plunger, then remove the syringe from the septum of the reservoir.
With the needle retained in position on the syringe, set the plunger to the first graduation mark and connect
the syringe to the mixing system (Figure B.2).
NOTE A convenient way by which to make the connection is again to use a septum.
In some cases, it is convenient to introduce the calibration component into the syringe in the liquid phase,
then allow it to evaporate after it has issued from the nozzle. The filling procedure is then straightforward but
precautions are still required to ensure that no significant amount of air or other contaminants are
introduced into the syringe with the liquid.
f) Pass the complementary gas through a pressure regulator and a shut-off valve to a conditioning train, which
may consist of a purifier and/or a humidifier and/or a heat exchange unit immersed in a thermostat bath as
required. (It may be the case that none of these components is required.)
g) Pass the conditioned gas stream through a calibrated flow meter to a gas-mixing vessel, which may be of
any suitable configuration, and at the input of which it meets the calibration component. Inject the calibration
component by means of the syringe, filled as described in e), equipped with a mechanically-driven plunger
and a variable speed motor, at the predetermined, constant speed.
4.2 Area of validity
The method is applicable to preparation of mixtures of non-reacting species, i.e. those which do not react with
any material of construction of the flow path of the complementary gas or that of the calibration component
being injected.
Particular care shall be exercised if the method is considered as a means of preparation of gaseous mixtures
which contain components that form potentially explosive mixtures in air. Steps shall be taken to ensure that the
©
ISO 2004 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 6145-4:2004(E)
apparatus is safe, for example by means of in-line flame arrestors in addition to the items mentioned in 4.1 and
listed in Figure B.2.
As is the case for the other dynamic mixing methods presented in ISO 6145, the effectiveness of the mixing
system to provide a homogeneous gas mixture shall be checked; it is not satisfactory to rely solely upon the
ratio of flow rates as the basis for expression of the gas composition, unless the method has been validated for
the gas mixture which is required.
4.3 Operating conditions
The general conditions common to all dynamic techniques of preparation shall be observed. Give careful
consideration to materials used in construction of the entire flow system. Use only materials which are of low
porosity and which are non-adsorbing. The pipe work shall be clean and all unions secure.
Any flow metering method may be used for the complementary gas provided that the range is appropriate and
the materials of construction are compatible with the mixture to be prepared. The complementary gas shall, in
any case, be free from particulates. This is especially important if the flow is measured by means of a variable-
area flowmeter, where there is no restriction between the float and the interior of the wall of the tube.
The capillary or syringe needle through which the calibration component is delivered shall be of length and
cross-section such that there is no measurable backpressure within the syringe at the fastest discharge rate for
which it is to be used. This requirement on dimensions applies equally to other parts of the flow paths so that no
pressure gradients are caused.
All parts of the apparatus shall be maintained at a uniform temperature.
Practical hints for application of the method are presented in Annex C.
5 Expression of results
5.1 Volume fraction
The volume fraction of calibration component AB in complementary gas is given by Equation (1), or, if the
calibration component is in the liquid state, by Equations (1) and (2).
The volume fraction is determined with reference to the methods of calibration described in ISO 6145-1. Due
consideration shall be given to the uncertainty associated with the method which is selected.
5.2 Sources of uncertainty
The fundamental sources of uncertainty are in the flow rate of the complementary gas, the determination of the
volume of the syringe and the rate of travel of the plunger in the syringe. The precautions presented under 4.3
shall be observed. Errors are introduced if there is backpressure in any part of the flow system, or if the gas
streams are not maintained at uniform temperature throughout. In particular, the syringe, during the filling
procedure, may have been at a temperature different from that of the rest of the apparatus; in all probability, it
will have been warmed by hand-contact. To reiterate the precaution given in 4.1.2, it is necessary to ensure that
the temperature of the syringe has returned to that of the rest of the apparatus before the gas mixture is
prepared.
If the motor used to drive the syringe is of the variable-frequency stepper type, the flow of gas may be pulsed
rather than being at steady, uniform flow. Attention is drawn to this here as a cautionary measure and means of
avoidance of this
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 6145-4
Deuxième édition
2004-06-15
Analyse des gaz — Préparation des
mélanges de gaz pour étalonnage à l'aide
de méthodes volumétriques
dynamiques —
Partie 4:
Méthode continue par seringue d'injection
Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using dynamic
volumetric methods —
Part 4: Continuous syringe injection method
Numéro de référence
ISO 6145-4:2004(F)
©
ISO 2004
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 6145-4:2004(F)
PDF — Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier
peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées
acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute
responsabilité en la matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info du
fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir l'exploitation
de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation, veuillez en informer
le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2004
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous
quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit
de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Version française parue en 2008
Publié en Suisse
©
ii ISO 2004 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 6145-4:2004(F)
Sommaire Page
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Principe . 1
4 Application à la préparation des mélanges de gaz . 2
4.1 Description du mode opératoire expérimental . 2
4.2 Domaine de validité . 4
4.3 Conditions de fonctionnement . 4
5 Expression des résultats . 4
5.1 Fraction volumique . 4
5.2 Sources d'incertitude . 4
5.3 Incertitude de la fraction volumique . 5
Annexe A (informative) Prémélanges gazeux utilisés pour la préparation
de mélanges fortement dilués . 6
Annexe B (informative) Exemple d'appareillage pour la préparation
de mélanges de gaz pour étalonnage . 7
Annexe C (informative) Conseils pratiques . 9
Annexe D (informative) Exemple de détermination de l'incertitude de la concentration
d'un mélange de gaz pour étalonnage préparé par la méthode d'injection continue . 12
Bibliographie . 15
©
ISO 2004 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 6145-4:2004(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la
Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de droits
de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir
identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 6145-4 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 158, Analyse des gaz.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 6145-4:1986), dont elle constitue une
révision technique.
L'ISO 6145 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Analyse des gaz — Préparation
des mélanges de gaz pour étalonnage à l'aide de méthodes volumétriques dynamiques:
— Partie 1: Méthodes d'étalonnage
— Partie 2: Pompes volumétriques
— Partie 4: Méthode continue par seringue d'injection
— Partie 5: Dispositifs d'étalonnage par capillaires
— Partie 6: Orifices critiques
— Partie 7: Régulateurs thermiques de débit-masse
— Partie 8: Méthode par diffusion
— Partie 9: Méthode par saturation
— Partie 10: Méthode par perméation
— Partie 11: Génération électrochimique
L’ISO 6145-3, intitulée Injections périodiques dans un flux gazeux, a été retirée.
©
iv ISO 2004 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 6145-4:2004(F)
Introduction
La présente partie de l'ISO 6145 fait partie d'une série de normes portant sur les différentes méthodes
volumétriques dynamiques utilisées pour préparer des mélanges de gaz pour étalonnage.
©
ISO 2004 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
.
vi
---------------------- Page: 6 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 6145-4:2004(F)
Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour
étalonnage à l'aide de méthodes volumétriques dynamiques —
Partie 4:
Méthode continue par seringue d'injection
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 6145 spécifie une méthode de production continue de mélanges de gaz pour
étalonnage, contenant au moins deux constituants, à partir de gaz purs ou d'autres mélanges de gaz, par
injection continue des constituants étalons dans un gaz de complément à l'aide d'une seringue.
Si des prémélanges de gaz sont utilisés à la place de gaz purs (voir l'Annexe A), des fractions volumiques plus
petites peuvent être obtenues. Les débits volumiques, à partir desquels les fractions volumiques sont
déterminées, peuvent être calculés à partir des débits individuels et mesurés de manière indépendante selon
une méthode appropriée donnée dans l'ISO 6145-1.
La méthode a pour mérite de permettre la préparation d'une quantité significative de mélange de gaz en
continu, et la préparation de mélanges à constituants multiples presque aussi aisément que les mélanges à
base de deux constituants si un nombre approprié de seringues est utilisé ou si la seringue contient déjà un
mélange à constituants multiples de composition connue. Cette méthode présente également un moyen
pratique d'augmenter, étapes par étapes, la fraction volumique du constituant étalon dans le mélange. Il s'agit
donc d'une méthode utile d'évaluation des autres caractéristiques des analyseurs de gaz, telles que la limite de
détection minimale et la zone morte, ainsi que l'exactitude. L'incertitude relative élargie dans la fraction
volumique qu'il est possible d'obtenir pour un mélange à base de deux constituants (selon un facteur
−5 −2
d'élargissement de 2) est de 5% et la plage d'applicabilité de 10 à 10 .
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 6143, Analyse des gaz — Méthodes comparatives pour la détermination et la vérification de la composition
des mélanges de gaz pour étalonnage
ISO 6145-1, Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage à l'aide de méthodes
volumétriques dynamiques — Partie 1: Méthodes d'étalonnage
3Principe
Le constituant étalon, en phase gazeuse ou en phase liquide, est transféré depuis une seringue, dont le piston
est actionné en continu par un moteur à vitesse variable adapté, vers un gaz de complément par l'intermédiaire
d'un capillaire, qui peut être l'aiguille de la seringue, par exemple.
La fraction volumique, ϕ , du constituant étalon, A, dans un mélange avec le gaz de complément, B, est donné
A
par l'Équation (1):
ϕ = q /(q + q ) (1)
A A A B
©
ISO 2004 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 6145-4:2004(F)
où
q est le débit volumique du constituant étalon, A;
A
q
est le débit volumique du gaz de complément, B.
B
Si le constituant étalon est injecté en phase liquide, le débit dans la phase gazeuse après évaporation est
donné par l'Équation (2):
q = (q × ρ )/ρ
(2)
A A,I A,I A,g
où
q est le débit volumique du liquide injecté, exprimé dans les mêmes unités que q ;
A,I A
ρ est la masse volumique du constituant liquide à la température de préparation du mélange;
A,I
ρ est la masse volumique du constituant en phase gazeuse, exprimée dans les mêmes unités et à la
A,g
même température que ρ .
A,I
La substitution de l'Équation (2) dans l'Équation (1) donne alors la valeur de en termes de paramètres
ϕ
A
répertoriés ci-dessus.
4 Application à la préparation des mélanges de gaz
4.1 Description du mode opératoire expérimental
4.1.1 Appareillage
Des schémas illustrant des exemples d'appareillage pour la préparation de mélanges à base de deux
constituants sont présentés dans l'Annexe B. Les Figures B.1 et B.2 présentent respectivement l'appareillage
permettant de remplir une seringue avec un constituant étalon gazeux et le système de mélange pour préparer
le mélange de gaz pour étalonnage.
4.1.2 Sélection et étalonnage d'une seringue destinée au constituant étalon
Le débit du constituant étalon est déterminé à la fois par la section transversale du corps de la seringue et par
la vitesse linéaire du piston. Parfois, pour préparer un mélange de fraction volumique donnée de constituant
étalon, il peut être préférable d'utiliser une seringue de section transversale plus importante (capacité plus
grande) pour une vitesse de piston moins élevée. Dans d'autres cas, il peut être plus avantageux de combiner
une section transversale plus petite à une vitesse de piston plus élevée (voir l'Annexe C pour des conseils
pratiques).
Combiner de manière pertinente la vitesse linéaire du mécanisme de commande de la seringue et une
seringue de mesurage de volume adapté en fonction de la fraction volumique, ainsi que de l'incertitude de cette
fraction volumique, du gaz pour étalonnage à préparer.
Afin de valider l'uniformité du corps de la seringue, et étant donné qu'il s'agit d'une méthode dynamique,
déterminer le volume de gaz ou de liquide passant par la seringue au niveau de plusieurs marques de
graduation, et à la température de préparation du mélange de gaz. Par conséquent, lorsque la seringue a été
chauffée, par contact avec les mains par exemple, il est nécessaire de lui laisser le temps de revenir à
température ambiante avant de procéder à des mesurages. Cet étalonnage volumique doit dériver de
mesurages traçables de la masse d'un liquide approprié de masse volumique connue dans la seringue. Étant
donné que l'étalonnage doit être réalisé en plusieurs points, c'est-à-dire avec la seringue partiellement remplie,
©
2 ISO 2004 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 6145-4:2004(F)
des précautions doivent être prises pour s'assurer que le ménisque du liquide est horizontal lorsque sa position
est observée.
Un exemple de la méthodologie est présenté dans l'Annexe C.
4.1.3 Étalonnage du guide-seringue
Étalonner le guide-seringue à la température de préparation du mélange de gaz et avec un appareillage de
référence qui peut faire l'objet d'un suivi en fonction d'étalons internationaux de longueur et de temps. Une
méthode recommandée pour l'étalonnage par rapport à un micromètre et un chronomètre numériques est
également présentée dans l'Annexe C.
4.1.4 Préparation du mélange de gaz pour étalonnage
Si le constituant étalon est en phase gazeuse, un appareillage analogue à celui de l'exemple illustré à la
Figure B.1 et permettant de remplir, de faire le vide et de purger le réservoir ainsi que de remplir la seringue doit
être utilisé. Le mode opératoire est alors le suivant.
a) Fermer la vanne d'arrêt de la bouteille contenant le constituant étalon.
b) Faire le vide dans l'ensemble de l'appareillage tant que la pression n'a pas atteint une valeur suffisamment
basse, de sorte que le gaz résiduel présent dans le réservoir ne représente plus une part significative de la
fraction volumique et n'ait aucun impact sur la stabilité du mélange final de gaz pour étalonnage.
−3
Une pression résiduelle d'environ 100 Pa (1× 10 bar) semble être adaptée. Toutefois, dans la pratique,
le vide nécessaire dépend de la nature et de la composition du mélange de gaz final. Par conséquent, il
convient de tenir compte de la pression partielle du gaz résiduel lors de l'évaluation de l'incertitude de la
fraction volumique du mélange de gaz pour étalonnage.
c) Fermer la vanne d'arrêt entre la pompe à vide et le réservoir, puis remplir le réservoir avec le constituant
étalon, à une pression d'environ 110 kPa (1,1 bar). Faire de nouveau le vide, puis remplir le réservoir de la
même manière. Lors du remplissage final, ajuster la pression du constituant étalon dans le réservoir de
sorte que la surpression soit suffisante pour remplir la seringue.
Prendre les dispositions appropriées pour aspirer en toute sécurité les composants gazeux dangereux de
la zone de travail.
d) Avec le piston poussé à fond, insérer l'aiguille de la seringue de mesurage vide à travers le septum (voir
Figure B.1) dans le réservoir. Tirer et pousser le piston plusieurs fois pour vérifier que la seringue est
parfaitement nettoyée avec le constituant étalon, sans pollution significative.
e) Remplir la seringue en tirant complètement sur le piston, puis retirer la seringue du septum du réservoir.
L'aiguille étant fixée sur la seringue, placer le piston au niveau de la première marque de graduation, puis
connecter la seringue au système de mélange (Figure B.2).
NOTE Un moyen pratique de connecter la seringue consiste de nouveau à utiliser un septum.
Dans certains cas, il peut être pratique d'introduire le constituant étalon dans la seringue en phase liquide,
puis de le laisser s'évaporer après sa sortie de l'aiguille. Le mode opératoire de remplissage est alors
simple, mais des précautions sont toujours nécessaires pour s'assurer que la seringue contenant le liquide
n'est pas polluée par de l'air ou d'autres polluants.
f) Transférer le gaz de complément à l'aide d'un régulateur de pression et d'une vanne d'arrêt vers une unité
de conditionnement, qui peut être composée d'un épurateur et/ou d'un humidificateur et/ou d'un échangeur
de chaleur plongé dans un bain thermostaté, le cas échéant (il est possible qu'aucun de ces composants ne
soit requis).
g) Transférer le flux de gaz conditionné par un débitmètre étalonné dans une chambre de mélange de gaz, qui
peut être de n'importe quelle configuration adaptée, et à l'entrée de laquelle le gaz rencontre le constituant
étalon. Injecter le constituant étalon au moyen de la seringue, remplie comme indiqué en e), et équipée d'un
piston mécanique à moteur de vitesse variable, à vitesse constante préalablement déterminée.
©
ISO 2004 – Tous droits réservés 3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 6145-4:2004(F)
4.2 Domaine de validité
La méthode s'applique à la préparation de mélanges de gaz non réactifs, c'est-à-dire ceux qui ne réagissent
avec aucun des matériaux de construction du circuit de gaz de complément ou avec ceux des constituants
étalons injectés.
Un soin particulier doit être appliqué lorsque cette méthode est utilisée comme moyen de préparation des
mélanges de gaz renfermant des constituants susceptibles de former des mélanges explosifs avec l'air. Des
mesures doivent être prises pour s'assurer que le fonctionnement de l'appareil est sans danger, en ajoutant aux
éléments mentionnés en 4.1 et répertoriés à la Figure B.2, des dispositifs anti-retour de flamme montés en
ligne, par exemple.
Comme c'est le cas pour les autres méthodes dynamiques de mélange présentées dans l'ISO 6145, l'efficacité
du système de mélange à fournir un mélange de gaz homogène doit être vérifiée; se fier seulement au rapport
des débits comme critère de base pour l'expression de la composition des gaz n'est pas satisfaisant, sauf si la
méthode a été validée pour le mélange de gaz exigé.
4.3 Conditions de fonctionnement
Les conditions générales communes à toutes les techniques dynamiques de préparation doivent être
observées. Être particulièrement vigilant quant aux matériaux utilisés dans la fabrication du circuit de gaz.
Utiliser uniquement des matériaux de faible porosité et non adsorbants. La tuyauterie doit être propre et tous les
raccords bien fixés.
Toutes les méthodes de régulation du débit peuvent être utilisées pour le gaz de complément, à condition que
la gamme soit appropriée et que les matériaux de construction soient compatibles avec le mélange à préparer.
Dans tous les cas, le gaz de complément doit être exempt de toute particule. Cela est particulièrement
important si le débit est mesuré au moyen d'un débitmètre à flotteur, auquel cas il n'existe aucune restriction
entre le flotteur et l'intérieur de la paroi du tube.
La longueur et la section transversale du capillaire ou de l'aiguille de la seringue par lequel passe le constituant
étalon doivent être telles qu'aucune contre-pression mesurable ne soit observée à l'intérieur de la seringue, à la
vitesse d'écoulement la plus rapide pour laquelle elle doit être utilisée. Cette exigence en matière de
dimensions s'applique également aux autres parties des circuits, afin d'éviter tout gradient de pression.
Toutes les parties de l'appareillage doivent être maintenues à une température uniforme.
Des conseils pratiques pour l'application de la méthode sont présentés dans l'Annexe C.
5 Expression des résultats
5.1 Fraction volumique
La fraction volumique du constituant étalon A dans le gaz de complément B est donnée par l'Équation (1), ou
par les Équations (1) et (2) si le constituant étalon est à l'état liquide.
La fraction volumique est déterminée en se référant aux méthodes d'étalonnage décrites dans l'ISO 6145-1.
Une attention toute particulière doit être portée à l'incertitude associée à la méthode choisie.
5.2 Sources d'incertitude
Les principales sources d'incertitudes concernent le débit du gaz de complément, la détermination du volume
de la seringue et la vitesse de déplacement du piston dans la seringue. Les précautions présentées en 4.3
doivent être observées. Des erreurs sont introduites en cas de contre-pression dans une partie du circuit de
gaz ou si les flux de gaz ne sont pas maintenus à température ambiante. En particulier, lors du remplissage, il
est possible que la température de la seringue ait été différente de celle du reste de l'appareillage. Selon toute
probabilité, elle aura été réchauffée au contact des mains. Pour respecter les précautions données en 4.1.2, il
©
4 ISO 2004 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 10 -------
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.